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飞机复杂结构件数控加工动态特征技术及应用
项目组在国家科技重大专项和国家自然科学基金的支持下，提出了以加工动态特征为载体进行加工全过程工艺知识建模的技术思路，攻克了加工动态特征驱动的自动数控编程和加工变形精确控制技术，为复杂结构件从计算机辅助加工到智能数控加工的跨越提供了理论和技术支撑。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
飞机复杂结构件的数控加工能力是衡量一个国家航空制造水平的重要标志。新一代飞机结构件更复杂、精度要求更高、制造周期要求更短，对五轴联动数控加工技术提出了更高的要求。项目组在国家科技重大专项和国家自然科学基金的支持下，提出了以加工动态特征为载体进行加工全过程工艺知识建模的技术思路，攻克了加工动态特征驱动的自动数控编程和加工变形精确控制技术，为复杂结构件从计算机辅助加工到智能数控加工的跨越提供了理论和技术支撑。成果在多家航空航天企业推广应用，完成了多个军机和C919、ARJ21 等民机型号多件复杂结构件的研制生产，被工信部、发改委和国防科工局作为航空领域国产高档数控机床应用示范工程三大关键共性技术之一，向全国军工制造行业推广。
三、创新点
1.揭示了加工过程中间状态几何参数、工艺参数、监测检测量等动态信息的动态迭代规律和传递规律，突破了基于加工动态特征的加工全过程工艺知识建模技术，实现了复杂结构件工艺知识积累由以零件为载体到以加工动态特征为载体的模式转变。
2.提出了基于特征识别的加工特征自动排序、加工驱动几何自动创建、工艺参数自动迭代方法，构建了加工特征切削参数优化模型，实现了复杂结构件的快速编程和高效加工。
3.提出加工过程中自适应释放和消除工件变形的加工模式，研制出能监测工件变形的浮动装夹工艺装备，突破了基于加工动态特征的装夹/加工/监测/检测自适应协同控制技术，实现了加工变形精确控制。
四、主要技术指标
1.特征自动识别率大于95%；
2.刀轨自动生成率大于95%；
3.数控编程效率提高3倍以上；
4.加工效率提高30%以上；
5.大型复杂结构件加工变形控制在0.05mm/m以内。
五、知识产权及获奖
加工动态特征驱动的智能数控编程与加工技术，研究成果2016年获“国家技术发明二等奖”、2015年获“中国机械工业科学技术一等奖”。目前已拥有授权国家发明专利60余项。
六、成果图片
图1 成果总体技术
图2 加工过程零件面型检测
南京航空航天大学
2022-08-12
多通道数控纺纱机与数字化彩色纺纱技术
项目打破了自工业革命以来欧美人创建的传统纺纱工艺理论，提出了具有革命性和划时代意义的多轴联动数控彩色纺纱工艺理论与柔性数字化加工技术。
发明了8轴联控的三通道数控纺纱系统，研制了世界首台柔性数字化彩色纺纱机，带领纺纱技术由灰色纺纱时代进入彩色纺纱时代。
发明了数控多通道纺纱方法，提出了基于非对称牵伸、非对称加捻、非对称超喂等手段在线调控成纱形态、色彩及结构的新机理，实现了多品种纱线的一体化连续加工；
发明了网格化多基色彩纤高维度混色模型及高维度混色色谱可视化理论，为实现彩色纺纱提供了理论支撑；
发明了全色谱彩色纱、全色谱渐变纱和段彩纱、全色谱段彩竹节纱的数字化设计及纺纱加工方法，实现柔性数字化彩色纺纱。
先进纺织机械生产国高度重视纺织机械智能化，从三个层面创新纺纱智能化技术，一是基于网络传输和资源信息化的车间管理智能化；二是基于物流自动输送的纺纱工序连续化，三是基于多电机协同驱动实现纺纱加工的柔性数字化。本项目发明了柔性数字化彩色纺纱技术，研制了世界首台多通道数控彩色纺纱机，构建了完整的知识产权体系，属于国际首创。
江南大学
2021-04-14
数控机床自适应自动变速器（数控机床AAT）
西南大学
2021-04-13
预制装配式结构件单向连接技术与装备
要实现预制装配式建筑钢管结构件的“高度工程预制，快速现场拼装”，就必然需要有一种与之配套的安全、高效、环保和经济的连接方式与设备。本项目旨在研究开发出一种能够应用于预制装配式建筑领域钢管柱梁结构件摩擦型高强螺栓单边连接技术与装备，其特点在于可以实现单侧安装、单侧拧紧功能，不需要额外加工安装孔，能在不破坏钢管其他部位的前提下，完成结构件连接安装，因而，既能克服国内外现有螺栓连接无法解决的问题，又能避免现场焊接，具有现场施工简单方便、装配率高的特点。该技术与装备还可进一步推广应用于其他封闭截面或是只可从单侧安装的连接部位，如各种管道、老旧钢桥的加固等，推动工业化建造。 本项目在有关预制装配式建筑钢管结构件单边连接技术与装备研发方面已取得多项进展，其核心技术已获得5项国家发明专利授权，课题组由机械学院和土木学院相关技术人员组成，就此已和上海泰大建筑科技有限公司开展了多年的产学研合作研究，为结构件单向连接技术与装备相关科技成果的转化做了充分的技术准备与产业开发平台保证。通过本项目的实施，有望促进结构件单边连接技术与装备科技成果的转化，推动工业化预制装配技术的发展，具有巨大的经济价值与社会效益。
同济大学
2021-04-11
生物质移动式热解制油技术与装备
针对生物质体积密度低、热值低，高值化利用中原料收集和运输成本高的问题，开发了双螺旋移动式热解制油装置系统，将生物质就地转化为高能量密度、易于运输的生物油。该系统包括快速热解、燃烧供能、骤冷和智能化控制等单元，采用自主设计的双螺旋内混热解反应器，利用热解气燃烧供能，通过分段式加热进行反应强化和能量品质优化匹配，实现装置的小型化和紧凑化和移动化。设计的紧凑式装置系统在相同处理量下，体积只有传统设备的1/5，生物油产率高达50%，具有可观的经济效益。制备的生物油品质较好，通过简单提质后可与汽柴油混合使用，有望实现生物质“分散式制油-集中化炼制”模式。
东南大学
2021-04-11
5MW生物质固定床气化发电装备技术
目前我国生物质热化学转化技术应用较多的是固定床气化，但生产规模普遍较小且高效连续运行性能差，尚无法适应以发电为代表的规模化利用方式。因此，在生物质转化利用领域，开发规模化高效可靠的气化技术是迫切需要攻克的关键技术。2007年华东理工大学主持实施世界银行的全球环境基金项目（CRESP）“规模化生物质固定床气化炉的研制”，之后又负责完成了多项相关重点科研，核心装备技术于2009年7月通过专家验收。本项目的技术原理是将生物质燃料通过固定床自热气化生产可燃气体，其关键技术包括气化炉控温防止结渣、降低飞灰夹带及燃气深度净化等。本项目核心装备—固定床气化炉的单炉产气量大于5000m3 /h，采用典型农作物秸秆为原料的燃气热值大于1500kcal/m 3 ，同时还可获得焦油和草木灰等副产品，气化系统运行高效、可靠而洁净，已完全达到规模化工业生产的要求。本项目成果可广泛应用于供气、发电和供热等场合。
华东理工大学
2021-04-11
5MW生物质固定床气化发电装备技术
目前我国生物质热化学转化技术应用较多的是固定床气化，但生产规模普遍较小且高效连 续运行性能差，尚无法适应以发电为代表的规模化利用方式。因此，在生物质转化利用领域， 开发规模化高效可靠的气化技术是迫切需要攻克的关键技术。2007年华东理工大学主持实施世 界银行的全球环境基金项目 (CRESP)“规模化生物质固定床气化炉的研制”，之后又负责完成 了多项相关重点科研，核心装备技术于2009年7月通过专家验收。 本项目的技术原理是将生物质燃料通过固定床自热气化生产可燃气体，其关键技术包括气 化炉控温防止结渣、降低飞灰夹带及燃气深度净化等。本项目核心装备—固定床气化炉的单炉 产气量大于5000m3 /h，采用典型农作物秸秆为原料的燃气热值大于1500kcal/m3 ，同时还可获 得焦油和草木灰等副产品，气化系统运行高效、可靠而洁净，已完全达到规模化工业生产的要 求。本项目成果可广泛应用于供气、发电和供热等场合。
华东理工大学
2021-04-11
流态化吸收式烟气脱硫脱硝技术及装备
流态化吸收式烟气脱硫脱硝系统由脱硫吸收塔、脱硫剂制备系统、脱硫产物处理系统、控制系统、电气系统、水系统和烟气系统组成。锅炉尾部烟气预除尘后，向烟气中喷入雾化液滴，使烟气降温，同时颗粒长大，然后将烟气喷射进入吸收塔内的吸收液中，在液层上部形成一流态化反应区，在此区域内实现脱硫脱硝。脱硫脱硝后的烟气通过高效低阻惯性分离器除去水分和泡沫后由引风机、烟囱排出。反应塔下部通入空气形成氧化反应区，使脱硫反应产物CaSO3完全氧化成稳定的CaSO4。
东南大学
2021-04-10
生物质制备高品质含氧液体燃料技术与装备
提出在生物质快速热解制备生物油过程中通过分级冷凝获得生物油轻质和重质组分，将轻质组分采取低温、高温二级温和加氢，重质组分化学链制氢提供氢源，自氢制取高品质含氧燃料的新途径。建成了国内外首套千吨级生物质定向热解制备高品质含氧燃料示范装置，经第三方检测认定：可实现5.6吨生物质制备1吨目标产品，生物油总碳利用率89.3[[[[[%]]]]]，产品中醇类选择性达87[[[[[%]]]]]，制备的含氧燃料能够与汽柴油混合使用，动力性能相当，碳烟排放量可降低20[[[[[%]]]]]。相关成果获得2017年教育部自然科学一等奖。
东南大学
2021-04-11
生物质移动式热解制油技术与装备
针对生物质体积密度低、热值低，高值化利用中原料收集和运输成本高的问题，开发了双螺旋移动式热解制油装置系统，将生物质就地转化为高能量密度、易于运输的生物油。该系统包括快速热解、燃烧供能、骤冷和智能化控制等单元，采用自主设计的双螺旋内混热解反应器，利用热解气燃烧供能，通过分段式加热进行反应强化和能量品质优化匹配，实现装置的小型化和紧凑化和移动化。设计的紧凑式装置系统在相同处理量下，体积只有传统设备的1/5，生物油产率高达50[[[[[%]]]]]，具有可观的经济效益。制备的生物油品质较好，通过简单提质后可与汽柴油混合使用，有望实现生物质“分散式制油-集中化炼制”模式。
东南大学
2021-04-11